Java类加载器( CLassLoader ) 死磕 1、2:
导入 & 类加载器分类
本小节目录
1.导入
1.1. 从class文件的载入开始
1.2. 什么是类加载器
2. JAVA类加载器分类
2.1. 操作系统的环境变量
2.2. Bootstrap ClassLoader（启动类加载器）
2.3. Extention ClassLoader （扩展类加载器）
2.4 Appclass Loader（应用类加载器）
2.5. 加载器启动次序
2.6. 阅读源码，查看加载器启动顺序
2.7. 本节小结
1.导入
.1.从class文件的载入开始
我们都知道在Java中程序是运行在虚拟机中，我们平常用文本编辑器或者是IDE编写的程序都是.java格式的文件，这是最基础的源码，但这类文件是不能直接运行的。如我们编写一个简单的程序HelloWorld.java，Java虚拟机并不能直接识别我们平常编写的.java源文件，所以需要javac这个命令转换成.class文件，class文件是字节码格式文件。
关键性的一步来了，.class如果加入JVM中呢？
这就需要用到Java的类加载器。
1.2.什么是类加载器
ClassLoader翻译过来就是类加载器，普通的java开发者其实用到的不多，但对于某些框架开发者来说却非常常见。理解ClassLoader的加载机制，也有利于我们编写出更高效的代码。ClassLoader的具体作用就是将class文件加载到jvm虚拟机中去，程序就可以正确运行了。但是，jvm启动的时候，并不会一次性加载所有的class文件，而是根据需要去动态加载。想想也是的，一次性加载那么多jar包那么多class，那内存不崩溃。本文的目的也是学习ClassLoader这种加载机制。
2.JAVA类加载器分类
讲解类加载器，首先回顾一下系统的环境变量。
2.1.操作系统的环境变量
操作系统中，与java相关的重要的系统环境变量，你知道有哪些吗？
初学java的时候，最害怕是配置环境变量了，关键是不理解，只能战战兢兢地照着书籍上或者是网络上的介绍进行操作。太不照顾新手了，很多菜鸟就是因为卡在环境变量的配置上，遭受了太多的挫败感。
java相关的环境变量的配置，主要有3个：
JAVA_HOME、PATH、CLASSPATH
具体的配置方式，与操作系统相关。 在Windows下编程时，可以通过系统属性的环境变量界面，配置以上的三个环境变量。
下面介绍一下三个环境变量的含义。
一：JAVA_HOME
指的是你JDK安装的位置，一般默认安装在C盘，如：
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131
二：PATH
PATH变量，是系统之前就已经一直存在和一直使用的。是系统指令和命令的搜索路径。设置PATH变量的方法是：
PATH=%JAVA_HOME%\bin;%JAVA_HOME%\jre\bin;%PATH%;
在原来的PATH路径上添加JDK目录下的bin目录和jre目录的bin。将Java的bin 路径包含在PATH当中后，在命令行窗口就可以直接键入Java命令的名字了，而不再需要键入它的全路径。比如编译java源文件的javac命令，和执行字节码的java命令。
如果没有将Java的bin路径加入到path中，执行javac命令的方法如下：
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_91\bin\javac test.java
设置了设置PATH变量之后，执行javac命令的方法如下：
javac test.java
三：CLASSPATH
CLASSPATH是指向jar包路径和class类路径。
一个配置的例子如下：
CLASSPATH=.;%JAVA_HOME%\lib;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar
需要注意的是前面的. 点号，代表可以在当前目录搜索java 类文件。
以上的三个Java 系统的环境变量，都与Java的类加载器密切相关。Java语言系统自带有三个类加载器，具体如下图:
2.2.Bootstrap ClassLoader（启动类加载器）
Bootstrap ClassLoader是最顶层加载器，主要加载核心类库，%java.home%\lib下的rt.jar、charsets.jar和class等。
注意，这里的 %java.home% 不是JAVA_HOME环境变量，但是与JAVA_HOME环境变量的值相关。有很多文章介绍到这里的时候，将 %java.home% 与JAVA_HOME搞混淆了。
专门澄清一下：
%java.home% 指的是JAVA语言运行时的系统属性java.home；JAVA_HOME环境变量，指的是JDK在操作系统中的路径。
通过下面的语句可以获得%java.home% 其值：
private static void showjavahome()
{
String javahome = System.getProperty("java.home");
Logger.info("javahome = " + javahome);
}
返回的结果是：
javahome = C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre
对比一下，而前一个小节，我们设置的JAVA_HOME环境变量的值为：
所以，两者是不一样的。Bootstrap ClassLoader（启动类加载器）加载的类列表清单，保存在系统属性%sun.boot.class.path% 中，通过获取系统属性的值，可以查看。
代码如下：
private static void showbootpath()
{
String path = System.getProperty("sun.boot.class.path");
Logger.info("sun.boot.class.path = " + path);
}
结果如下：
sun.boot.class.path = C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\resources.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\rt.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\sunrsasign.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\jsse.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\jce.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\charsets.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\jfr.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\classes
通过结果可以看出，系统属性%sun.boot.class.path%中的jar包和类路径，都处于系统属性%java.home% 下。
另外需要注意的是：可以通过启动jvm时指定一个参数选项，来改变Bootstrap ClassLoader的加载目录。这个参数选项为 -Xbootclasspath。
例如:
java -Xbootclasspath:c:/path1/jar1.jar;c:/path2/jar2.jar Test
被指定的文件追加到默认的bootstrap路径中。
Bootstrap ClassLoader是由C/C++编写的，它本身是虚拟机的一部分，所以它并不是一个JAVA类，也就是无法在java代码中获取它的引用，JVM启动时通过Bootstrap类加载器加载rt.jar等核心jar包中的class文件，比如int.class，String.class都是由它加载。
2.3.Extention ClassLoader （扩展类加载器）
Extention ClassLoader （扩展的类加载器），加载系统属性%java.ext.dirs%目录下的jar包和class文件。
Extention ClassLoader （扩展的类加载器）加载的类列表清单，保存在系统属性%java.ext.dirs% 中，通过获取该系统属性的值，可以查看。
代码如下：
private static void showextpath()
{
String path = System.getProperty("java.ext.dirs");
Logger.info("java.ext.dirs = " + path);
}
返回的结果如下：
java.ext.dirs =
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext;
C:\WINDOWS\Sun\Java\lib\ext
另外需要注意的是：还可以加载-D java.ext.dirs选项指定的目录。
2.4. Appclass Loader（应用类加载器）
与前面两个不同，Appclass Loader 是应用程序的类加载器。Bootstrap ClassLoader 和 Extention ClassLoader， 主要是用于虚拟机的系统类加载。
Appclass Loader（应用类加载器）的作用，加载当前应用类路径classpath的所有类。
应用类加载器，也称为SystemAppClass （系统应用类加载器）。
Appclass Loader（应用类加载器）加载的类列表清单，保存在系统属性%java.class.path % 中，通过获取该系统属性的值，可以查看。
代码如下：
private static void showclasspath() {
String path = System.getProperty("java.class.path");
Logger.info("java.class.path = " + path);
}
返回的结果如下：
java.class.path = C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\charsets.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\deploy.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\cldrdata.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\dnsns.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\jaccess.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\jfxrt.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\localedata.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\nashorn.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\sunec.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\ext\zipfs.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\javaws.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\jce.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\jfr.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\jfxswt.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\jsse.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\management-agent.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\plugin.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\resources.jar;
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\lib\rt.jar;
D:\疯狂创客圈 死磕Java\code\out;
D:\疯狂创客圈 死磕Java\code\lib\cglib-3.2.3.jar;
D:\疯狂创客圈 死磕Java\code\lib\asm-5.0.4.jar;
C:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2017.1.1\lib\idea_rt.jar
回顾一下前面设置的操作系统下的环境变量CLASSPATH，如下：
CLASSPATH=.;%JAVA_HOME%\lib;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar
对比之后，发现有点不对。上面输出的系统属性%java.class.path%的值，与配置的CLASSPATH值不一致，原因是什么呢？
因为我们这里使用了开发工具IntelliJ IDEA，在工程中重新配置了依赖包，相当于将系统属性%java.class.path%的值，重新配置了一下。
具体如下图：
2.5.加载器启动次序
前面介绍了的3个类加载器，通过启动JVM启动Java程序的时候，怎样知道具体哪个先行启动呢？
这里，可以先揭晓答案：
1. Bootstrap CLassLoader 2. Extention ClassLoader 3. AppClassLoader
再啰嗦一句：BootstrapClassLoader、ExtClassLoader、AppClassLoader通过查阅相应的系统属性sun.boot.class.path、java.ext.dirs和java.class.path来加载资源文件的。
2.6.阅读源码，查看加载器启动顺序
三大加载器的启动顺序，可以通过阅读源码来查看。
JVM在启动是，会执行sun.misc.Launcher 类。在该类中，创建一个Extention ClassLoader 扩展类加载器，和一个应用类加载器AppClassLoader。
源码如下：
public class Launcher {
private static Launcher launcher = new Launcher();
private static String bootClassPath =
System.getProperty("sun.boot.class.path");
private ClassLoader loader;
public Launcher() {
// 创建Extention ClassLoader 扩展类加载器
ClassLoader extcl;
try {
extcl = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
} catch (IOException e) {
throw new InternalError(
"Could not create extension class loader"， e);
}
// 创建应用类加载器AppClassLoader
try {
loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);
} catch (IOException e) {
throw new InternalError(
"Could not create application class loader"， e);
}
.....
}
}
在上面的代码中，看到了扩展类加载器和应用类加载器的启动，没有看到Bootstrap Loader的启动。
为什么呢？
从启动次序来说，Bootstrap Loader作为jvm核心的核心，加载位于%java.home% 清单中的JVM 的绝对核心和基础的类，毫无疑问，绝对是首先启动的。由于它是基础加载器，大多数版本jvm的bootstrap loader都不是java实现，或者不是纯java的实现。理论上，Bootstrap ClassLoader 不应该叫他是一个java类。因为，它已经完全不用java实现了。Bootstrap ClassLoader是在jvm启动时，就被构造起来的，负责java平台核心库。
所以，在sun.misc.Launcher 类中，看不到Bootstrap Loader的启动。
完整的三大加载器的启动顺序如下：
1、开始执行java命令后，首先寻找jre目录，寻找jvm.dll，并初始化JVM；
2、产生一个Bootstrap Loader（启动类加载器）；
3、创建Extended Loader（标准扩展类加载器）；
4、创建AppClass Loader（系统类加载器），并将其父加载器（parent loader）设为Extended Loader。
这里讲到了父加载器，这是一种加载器之间的重要的关系——加载器之间的层次关系。
JVM初始化sun.misc.Launcher并创建Extension ClassLoader和AppClassLoader实例。并将ExtClassLoader设置为AppClassLoader的父加载器。
Bootstrap没有父加载器，而且它是祖宗，它是作为所有父加载器为空的加载器的父加载器。
呵呵，捋一捋，这句话是不是很绕。
后文中，将对这种层次关系，展开进行详细解读。
2.7.本节小结
上面简单介绍了3个ClassLoader。说明了它们加载的路径。
并且还提到了-Xbootclasspath和-D java.ext.dirs这两个虚拟机参数选项。
上面也介绍了三大加载器之间的启动顺序。为后面介绍加载器之间的层次关系，打下了一个铺垫。
本节的代码的类为：SysPropertiesShow.java，
所在的路径为：com.crazymakercircle.classLoaderDemo.base
源码：
代码工程: classLoaderDemo.zip
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